JP6353062B2 - Electrochemical energy reservoir and method for equilibration - Google Patents

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Description

本発明は、電気化学的なエネルギー貯蔵器、及び、電気化学的なエネルギー貯蔵器の電気化学的な蓄電池モジュールの複数の互いに並列に接続された線を平衡化する方法に関する。   The present invention relates to an electrochemical energy storage and a method for balancing a plurality of parallel connected wires of an electrochemical storage battery module of an electrochemical energy storage.

電気化学的なエネルギー貯蔵器は、個々の構成要素（「モジュール」）で構成され、幾つかの適用のために必要な、１つのモジュールではもはや提供できない高い電流を提供することが可能である。このような適用のために、モジュールを並列に接続する必要がある。このことは、標準モジュールを用いても必ずしも可能とは限らない。なぜならば、望まれぬ駆動状態を引き起こしうる循環電流が、モジュールの間を流れる可能性があるからである。典型的に、現在の蓄電池セルのモジュールは、リチウムベースの化学反応を起こす流体を含む。このセルは、過充電にも、深放電にも影響を受けやすい。セル又はモジュールごとに約４．２Ｖ以上の過充電によって、セルの破壊に繋がる可能性がある発熱過程が起こる。セル又はモジュールごとに約２．５Ｖ以下の深放電によって、セルのエネルギー貯蔵容量及びアンペア容量が恒常的に低下することになる。セルが直列に接続される場合、セルは一緒に充電され、放電される。換言すれば、線の各セルの電荷の変化は同じである。セルの特性は様々であるため、利用されるほど、セルの充電状態（ＳＯＣ：ｓｔａｔｅ ｏｆ ｃｈａｒｇｅ）はもはや同じではなくなる。このことによって、充電の際に個々のセルが過充電する可能性があるが、その一方で、他のセルが未だ完全に充電していないということが起こりうる。後者のケースでは、放電時に、他のセルが未だ完全に放電していないにも関わらず、個々のセルが深放電する可能性があるというリスクが生じうる。このような理由から、蓄電池セルの状態は恒常的に監視され、充電又は放電が、場合によっては中断される。「平衡化」（Ｂａｌａｎｃｉｎｇ）とも呼ばれる、蓄電池パック（「電気化学的なエネルギー貯蔵器））のセル間の充電補正は、全てのセルが同じＳＯＣを有することを目指している。モジュールの内部のセルの平衡化のために、このために設計された、集積された測定及び平衡化回路が用いられる。   Electrochemical energy stores are made up of individual components ("modules") and are capable of providing the high currents that can no longer be provided by one module, which is necessary for some applications. For such applications, the modules need to be connected in parallel. This is not always possible using standard modules. This is because circulating currents that can cause undesired drive conditions can flow between the modules. Typically, current battery cell modules contain a fluid that undergoes a lithium-based chemical reaction. This cell is susceptible to both overcharge and deep discharge. An overcharge of about 4.2 V or more per cell or module causes an exothermic process that can lead to cell destruction. A deep discharge of about 2.5 V or less for each cell or module will constantly reduce the energy storage capacity and amperage capacity of the cell. If the cells are connected in series, the cells are charged and discharged together. In other words, the change in charge in each cell of the line is the same. Since cell characteristics vary, the state of charge (SOC) of the cell is no longer the same as it is used. This can cause individual cells to overcharge during charging, while other cells may not yet be fully charged. In the latter case, at the time of discharge, there may be a risk that individual cells may be deeply discharged even though other cells are not yet fully discharged. For this reason, the state of the storage battery cell is constantly monitored and charging or discharging is interrupted in some cases. Charge compensation between cells of a battery pack (“electrochemical energy storage”), also called “balancing,” aims to have all the cells have the same SOC. For this purpose, an integrated measurement and balancing circuit designed for this purpose is used.

さらに、従来技術では、所謂ＵｎｉＢＢ（Ｕｎｉｖｅｒｓｅｌｌｅ Ｂｕｃｋ−Ｂｏｏｓｔ、ユニバーサル・バックブースト）モジュールが公知であり、このＵｎｉＢＢモジュールは、（例えば、リチウムイオンベース又はリチウム重合体ベースの）電気化学的なエネルギー貯蔵器と、電気回路と、を備え、この電気化学的なエネルギー貯蔵器及び電気回路によって、様々な端子特性を実現することが可能である。例えば、ＵｎｉＢＢモジュールは、電圧源としても電流源としても利用可能である。ＵｎｉＢＢモジュール内の電気回路は、インダクタを含む「結合ユニット」とも呼ぶことが出来るであろう。ＵｎｉＢＢモジュールの構成及び機能形態は、例えば従来技術で公知である。   Furthermore, the so-called UniBB (Universal Buck-Boost, Universal Buck Boost) module is known in the prior art, which is an electrochemical energy store (eg based on lithium ions or lithium polymers). And an electric circuit, and various terminal characteristics can be realized by the electrochemical energy storage and the electric circuit. For example, the UniBB module can be used as a voltage source and a current source. The electrical circuit in the UniBB module could also be called a “coupling unit” that includes an inductor. The configuration and functional form of the UniBB module are known in the prior art, for example.

中国特許第１０２４９６９７０号明書は、電気で駆動する移動手段の電気化学的なエネルギー貯蔵器のための平衡化システムを示している。電気化学的なエネルギー貯蔵器は、互いに並列に接続された２つ蓄電池線を含む。各貯蔵器線は、個別の蓄電池セルを含む。抵抗及びキャパシタを介して、蓄電池線のＳＯＣ値が定められ、個々のセルのエネルギーが、ＳＯＣがより低い他のセルへと移動する。   Chinese Patent No. 1024697070 shows a balancing system for an electrochemical energy storage of an electrically driven moving means. The electrochemical energy store includes two battery lines connected in parallel to each other. Each reservoir line includes an individual battery cell. Through the resistors and capacitors, the SOC value of the storage battery line is determined, and the energy of the individual cells is transferred to other cells with lower SOC.

米国特許出願公開第２０１１／０２５２５８号明細書は、電気化学的な蓄電池セルの結合体を示しており、ここでは、セルの過充電又は深放電を回避するために平衡化が行われる。本公報は、セルのＳＯＣを監視し、そのＳＯＣによってセルを放電可能なセルと充電可能なセルとに分類する制御ユニットを開示している。セルはその分類属性に従って個別に又は一緒に充電される。   U.S. Patent Application Publication No. 2011/025258 shows an electrochemical battery cell combination where equilibration is performed to avoid overcharging or deep discharging of the cell. This publication discloses a control unit that monitors the SOC of a cell and classifies the cell into a dischargeable cell and a chargeable cell based on the SOC. The cells are charged individually or together according to their classification attributes.

米国特許出願公開第２００９／２０８８２４号明細書は、互いに並列に接続された電気化学的な蓄電池セルの結合体を示している。セルは、バックブーストコントローラ（Ｂｕｃｋ−Ｂｏｏｓｔ−Ｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒ）として構成可能な各コントローラを有する。セルの充電状態が様々であることが検出された場合には、個々のセルから取得されるエネルギーが変更される。このようにして、様々なセルが長期間に渡って充電状態が異なっていることが回避される。   US 2009/208824 shows a combination of electrochemical storage cells connected in parallel to each other. The cell has each controller configurable as a Buck-Boost-Controller. When it is detected that the state of charge of a cell is various, the energy acquired from each cell is changed. In this way, it is avoided that the state of charge of the various cells is different over a long period.

本発明の課題は、並列に接続された電気化学的な蓄電池の平衡化を改善することである。   The object of the present invention is to improve the balancing of electrochemical storage batteries connected in parallel.

上記の課題は、本発明に基づいて、電気化学的なエネルギー貯蔵器、及び、少なくとも１つのＵｎｉＢＢモジュールを用いて、電気化学的な蓄電池モジュールの複数の互いに並列に接続された線を平衡化する方法によって解決される。本方法は、第１の蓄電池モジュールの第１の充電状態を検出する工程を含む。さらに、第２の蓄電池モジュールの充電状態が検出される。第１の蓄電池モジュールと第２の蓄電池モジュールとは異なる線に配置されている。第２の蓄電池モジュールは、ＵｎｉＢＢモジュールとして構成され、第１の充電状態と第２の充電状態とを互いに調整するために電流源として駆動される。ＵｎｉＢＢモジュールが電流源として駆動されることで、第１の蓄電池モジュールと第２の蓄電池モジュールとの間で、制御された電荷移動が行われ、その際には、充電状態の違いが大きく及び／又は端子電圧の違いが大きいために、許容しえない高い循環電流が流れないであろう。   The above problem is based on the present invention by using an electrochemical energy storage and at least one UniBB module to balance a plurality of parallel connected wires of an electrochemical storage battery module. Solved by the method. The method includes detecting a first state of charge of the first storage battery module. Furthermore, the state of charge of the second storage battery module is detected. The first storage battery module and the second storage battery module are arranged on different lines. The second storage battery module is configured as a UniBB module, and is driven as a current source in order to adjust the first charging state and the second charging state. When the UniBB module is driven as a current source, a controlled charge transfer is performed between the first storage battery module and the second storage battery module. Or due to the large difference in terminal voltage, an unacceptably high circulating current will not flow.

従属請求項によって、本発明の好適な発展形態が示される。   The dependent claims show preferred developments of the invention.

好適に、第１の蓄電池モジュールもＵｎｉＢＢモジュールであり、上記の平衡化の間、電圧源として駆動される。特に、電気化学的なエネルギー貯蔵器の内部の全ての他の蓄電池モジュールも、ＵｎｉＢＢモジュールとして構成される。この場合には、第２の蓄電池モジュールを除く全ての蓄電池モジュールが電圧源として駆動される。このようにして、電流源としての各蓄電池モジュールによる本発明に係る平衡化を制御することが可能である。   Preferably, the first battery module is also a UniBB module and is driven as a voltage source during the above balancing. In particular, all other storage battery modules inside the electrochemical energy store are also configured as UniBB modules. In this case, all the storage battery modules except the second storage battery module are driven as voltage sources. In this way, it is possible to control the balancing according to the present invention by each storage battery module as a current source.

好適に、第２の充電状態は第１の充電状態よりも低い。換言すれば、充電状態がより低い蓄電池モジュールが電流源として接続される。充電状態がより低い蓄電池モジュールが、電流の流れを制御し、それによって自身のＳＯＣが上げられる。代替的に、第１の充電状態がより低くてもよく、従って、第１の蓄電池モジュールは、電流源として接続され、自身のＳＯＣを上げる。当然のことながら、電流源モードの蓄電池モジュールが自身のＳＯＣを下げるように、電流源モードで各蓄電池モジュールを駆動することも可能である。 Preferably, the second state of charge is lower than the first state of charge. In other words, a storage battery module having a lower charge state is connected as a current source. A battery module with a lower state of charge controls the flow of current, thereby raising its SOC. Alternatively, the first state of charge may be lower , so the first battery module is connected as a current source and raises its SOC. As a matter of course, each storage battery module can be driven in the current source mode so that the storage battery module in the current source mode lowers its SOC.

例えば、第１の蓄電池モジュールは、「制御されている」、「制御されていない」、「バック（Ｂｕｃｋ）」、又は「ブースト（Ｂｏｏｓｔ）」という一群から成る第１の駆動モードで駆動されうる。対応して、第１の蓄電池モジュールとは異なる線に配置された第２の蓄電池モジュールは、同一の一群から成る第２の駆動モードで駆動され、その際に、第２の駆動モードは、好適に、第１の駆動モードと同一ではない。この状況によって、許容しえない駆動状態が回避され、特に、エネルギーコストの増大、及び、平衡化の際の消耗が回避される。   For example, the first battery module may be driven in a first drive mode consisting of a group of “controlled”, “not controlled”, “Buck”, or “Boost”. . Correspondingly, the second storage battery module arranged on a line different from the first storage battery module is driven in the second drive mode consisting of the same group, and in this case, the second drive mode is preferably Furthermore, it is not the same as the first drive mode. This situation avoids unacceptable driving conditions, in particular an increase in energy costs and wear during balancing.

さらに好適に、第１の蓄電池モジュールは、制御されることなく駆動され、第２の蓄電池モジュールは、ブースト（Ｂｏｏｓｔ）‐電流源‐駆動モードで駆動されうる。代替的に、第１の蓄電池モジュールは、バック（Ｂｕｃｋ）‐充電モードで駆動され、第２の蓄電池モジュールは、電流源モードで駆動されうる。この状況は、異なる線に配置された蓄電池モジュールの２つの駆動状態の、好適な特に有利な組み合わせを示している。   More preferably, the first storage battery module can be driven without being controlled, and the second storage battery module can be driven in a boost-current source-drive mode. Alternatively, the first storage battery module can be driven in the back-charge mode and the second storage battery module can be driven in the current source mode. This situation shows a preferred and particularly advantageous combination of two driving states of storage battery modules arranged on different lines.

さらに好適に、電気化学的なエネルギー貯蔵器の内部の複数の蓄電池モジュールは、更なる別の電気化学的な蓄電池モジュールを含む。この更なる別の電気化学的な蓄電池モジュールは、平衡化に関与しない線に属する場合はブロックモードに置かれ、平衡化に関与する線に属する場合はバイパスモードに置かれる。ここで、ブロックモードとは、電流回路の遮断を意味し、バイパスモードは、各蓄電池モジュールの外部短絡に相当し、従って、電流が支障なく各蓄電池モジュールに沿って流れうる。このようにして、平衡化に関与する線を簡単に効率良く選択することが可能である。   More preferably, the plurality of storage battery modules inside the electrochemical energy storage includes a further separate electrochemical storage battery module. This further alternative electrochemical battery module is placed in block mode if it belongs to a line not involved in balancing, and in bypass mode if it belongs to a line involved in balancing. Here, the block mode means interruption of the current circuit, and the bypass mode corresponds to an external short circuit of each storage battery module, so that current can flow along each storage battery module without any problem. In this way, the lines involved in equilibration can be selected simply and efficiently.

線ごとに蓄電池モジュールが１つだけ含まれる場合には、最高の充電状態を有する蓄電池モジュールが電圧源として駆動され、ブロックモードに置かれていない残りの電気化学的なモジュールが電流源モードで駆動されうる。しかしながら、線ごとに１つより蓄電池モジュールが含まれる（換言すれば、電気化学的なエネルギー貯蔵器内に直列に接続された蓄電池モジュールが存在する）場合には、最高の充電状態を有する蓄電池モジュールが電流源モードで駆動され、ブロックモード又はバイパスモードに置かれていない残りの電気化学的なモジュールが電圧源モードで駆動される。このようにして、可能な限り小さな電気損失で平衡化が行われうる。   If only one battery module is included per line, the battery module with the highest charge state is driven as the voltage source, and the remaining electrochemical modules not in block mode are driven in the current source mode Can be done. However, if there is more than one storage battery module per line (in other words, there are storage battery modules connected in series in the electrochemical energy store), the storage battery module having the highest charge state Are driven in current source mode and the remaining electrochemical modules not in block or bypass mode are driven in voltage source mode. In this way, balancing can be performed with as little electrical loss as possible.

さらに好適に、複数の電気化学的な蓄電池モジュールに印加される充電電流は、蓄電池モジュールの各充電状態に従って制御される。充電電流の制御は、好適に、蓄電池モジュールの所定の充電状態、特に完全な充電状態がほぼ同じ時点に実現されるように、行われる。このようにして、充電過程は時間的に最適化されて行われ、電力損失がさらに削減される。   More preferably, the charging current applied to the plurality of electrochemical storage battery modules is controlled according to each state of charge of the storage battery module. The control of the charging current is preferably performed so that a predetermined charging state of the storage battery module, particularly a complete charging state, is realized at substantially the same time. In this way, the charging process is optimized in terms of time, further reducing power loss.

さらに好適に、電気化学的なエネルギー貯蔵器の内部の電気化学的な蓄電池モジュールは、所定の最高電圧に達し次第、ブロックモードに置かれる。このことは、特に、電気化学的な蓄電池モジュールが、自身の線の唯一の蓄電池モジュールである場合に行われる。その線の第２のモジュールを充電する必要があり、第１の蓄電池モジュールがその所定の最高電圧に達している限りにおいて、完全に充電された電気化学的な蓄電池モジュールが、残りの蓄電池モジュールの充電過程を引き続き可能とするために、バイパスモードに置かれる。各線の最後のモジュールがその最高電圧に達した場合に初めて、残りの線での他の平衡化プロセスの間に不必要な電気損失を生じさせないために、少なくとも１つの蓄電池モジュールがブロックモードに置かれる。   More preferably, the electrochemical storage battery module inside the electrochemical energy store is placed in block mode as soon as a predetermined maximum voltage is reached. This is particularly done when the electrochemical storage battery module is the only storage battery module on its own line. As long as the second module of the line needs to be charged and the first battery module has reached its predetermined maximum voltage, the fully charged electrochemical battery module will In order to continue to allow the charging process, it is placed in a bypass mode. Only when the last module on each line reaches its maximum voltage, at least one battery module is placed in block mode so as not to cause unnecessary electrical losses during other balancing processes on the remaining lines. It is burned.

当然のことながら、平衡化は、電気化学的なエネルギー貯蔵器の複数の電気化学的な蓄電池モジュールが駆動している最中にも行われうる。このために上記線は、ほぼ同じ充電状態となるために、上記線の各平均的な充電状態に従って、供給される総電流に寄与する。線単位での放電電流の制御は、特に損失が低減された本発明に係る平衡化のバリエーションとなりうる。なぜならば、平衡化のために、全てのモジュールがエネルギー取得（充電過程）又はエネルギー放出（放電過程）を実行し、その際に、平衡化のためにのみ電荷が移動することはない。   Of course, the equilibration can also take place while the plurality of electrochemical storage battery modules of the electrochemical energy store are in operation. For this reason, the lines are substantially in the same state of charge, and thus contribute to the total current supplied according to each average state of charge of the line. Control of the discharge current on a line-by-line basis can be a variation of balancing according to the present invention, particularly with reduced losses. This is because all the modules perform energy acquisition (charging process) or energy discharging (discharging process) for balancing, and at this time, charge does not move only for balancing.

本発明の第２の観点によれば、電気化学的な蓄電池モジュールの複数の互いに並列に接続された線と、最初に挙げた本発明の観点に係る方法を実行するよう構成された処理ユニットと、を備える電気化学的なエネルギー貯蔵器が提案される。その際に、各線は、１つの電気化学的な蓄電池モジュール、又は、直列に接続された複数の電気化学的な蓄電池モジュールを含む。蓄電池モジュールは、最初に挙げた本発明の観点に応じて、全てがＵｎｉＢＢモジュールとして構成されてもよく、その動作形態は、上位の処理ユニットにより制御又は調整される。代替的な構成において、処理ユニットが、冒頭で挙げた本発明の観点に係る方法を実行又は調整することで（一時的に）マスタ機能を引き継ぐ電気化学的な蓄電池モジュールに含まれている。基本的に、各蓄電池モジュールが処理ユニットを備えることが可能であり、これにより各蓄電池モジュールは、上記のマスタ機能を引き継ぐよう構成される。本発明に係る電気化学的なエネルギー貯蔵器の機能形態は、最初に挙げた本発明の観点から明らかであり、従って、特徴、特徴の組み合わせ、及び効果の説明については、重複説明を避けるため上記の実施形態を参照されたい。   According to a second aspect of the present invention, a plurality of electrochemically connected battery modules connected in parallel to each other, and a processing unit configured to perform the method according to the first aspect of the present invention, An electrochemical energy storage comprising is proposed. In this case, each line includes one electrochemical storage battery module or a plurality of electrochemical storage battery modules connected in series. The storage battery module may all be configured as a UniBB module according to the first aspect of the present invention, and its operation mode is controlled or adjusted by a host processing unit. In an alternative configuration, the processing unit is included in an electrochemical storage battery module that takes over (temporarily) the master function by executing or adjusting the method according to the aspect of the invention mentioned at the outset. Basically, each storage battery module can be equipped with a processing unit, whereby each storage battery module is configured to take over the master function described above. The functional form of the electrochemical energy storage according to the present invention is clear from the first aspect of the present invention. Therefore, the description of the features, combinations of features, and effects is described above in order to avoid duplication. See the embodiment.

以下では、本発明の実施例が、添付の図面を参照して詳細に記載される。
本発明に基づき利用可能なＵｎｉＢＢモジュールの一実施例の回路図を示す。 本発明に基づき利用可能なＵｎｉＢＢモジュールの代替的な実施例の回路図を示す。 電気化学的な蓄電池モジュールを並行して駆動させるための概略的な回路図を示す。 並列に接続された電気化学的な蓄電池モジュールを放電させるための概略的な回路図を示す。 並列に接続された電気化学的な蓄電池モジュールを平衡化させるための概略的な回路図を示す。 他の駆動モードにある、並列に接続された電気化学的な蓄電池モジュールを平衡化させるための概略的な回路図を示す。 電気化学的な蓄電池モジュールの並列な線を駆動するための概略的な回路図を示す。 第１の駆動状態にある電気化学的な蓄電池モジュールの並列な線を平衡化させるための概略的な回路図を示す。 第２の駆動状態にある電気化学的な蓄電池モジュールの並列な線を平衡化させるための概略的な回路図を示す。 第３の駆動状態にある電気化学的な蓄電池モジュールの並列な線を平衡化させるための概略的な回路図を示す。 本発明に係る方法の一実施例の工程を示すフロー図を示す。 In the following, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 3 shows a circuit diagram of one embodiment of a UniBB module that can be used in accordance with the present invention. FIG. 4 shows a circuit diagram of an alternative embodiment of a UniBB module that can be used in accordance with the present invention. The schematic circuit diagram for driving an electrochemical storage battery module in parallel is shown. The schematic circuit diagram for discharging the electrochemical storage battery module connected in parallel is shown. 1 shows a schematic circuit diagram for balancing electrochemical storage battery modules connected in parallel. FIG. Fig. 4 shows a schematic circuit diagram for balancing electrochemically connected battery modules connected in parallel in another driving mode. 1 shows a schematic circuit diagram for driving parallel lines of an electrochemical storage battery module. 1 shows a schematic circuit diagram for balancing parallel lines of an electrochemical storage battery module in a first drive state. FIG. Fig. 3 shows a schematic circuit diagram for balancing parallel lines of electrochemical storage battery modules in a second drive state. Fig. 4 shows a schematic circuit diagram for balancing parallel lines of an electrochemical storage battery module in a third drive state. FIG. 2 shows a flow diagram illustrating the steps of an embodiment of the method according to the present invention.

図１は、ＵｎｉＢＢモジュール１０の一実施例の回路図を示している。第１の端子１１及び第２の端子１２を介して、ＵｎｉＢＢモジュール１０は、他のＵｎｉＢＢモジュール１０と相互接続されて１つの線となるよう構成されている。第１の端子１１と第２の端子１２との間には、好適にＭＯＳＦＥＴ（ｍｅｔａｌ−ｏｘｉｄｅ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ ｆｉｅｌｄ−ｅｆｆｅｃｔ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、金属酸化物半導体電界効果トランジスタ）又はＩＧＢＴ（ｉｎｓｕｌａｔｅｄ ｇａｔｅ ｂｉｐｏｌａｒ ｔｒａｎｓｉｓｔｏｒ、絶縁ゲートバイポーラトランジスタ）として構成された４つの半導体スイッチＴ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４が、対応するフリーホイールダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４と共に配置されている。半導体スイッチＴ１〜Ｔ４は、各フリーホイールダイオードＤ１、Ｄ２、Ｄ３、Ｄ４と共に、電気的な２端子回路ＺＰ１〜ＺＰ４として統合される。その際に、第１の２端子回路ＺＰ１の第１端子は、エネルギー貯蔵器７の正の端子と接続されている。第１の２端子回路ＺＰ１の第２の端子は、一方では第４の２端子回路ＺＰ４の第１の端子と接続され、他方ではインダクタＬを介して、第２の２端子回路ＺＰ２の第１の端子と接続され、及び、第３の２端子回路ＺＰ３の第２の端子と接続されている。第３の２端子回路Ｚ３の第１の端子は、ＵｎｉＢＢモジュール１０の第１の端子１１と接続されている。第１の端子１１には、キャパシタＣの第１の端子も接続されており、キャパシタＣの第２の端子は、第２の２端子回路ＺＰ２の第２の端子と接続されている。第２の２端子回路ＺＰ２又は第４の２端子回路ＺＰの第２の端子は、一方ではＵｎｉＢＢモジュール１０の第２の端子１２と接続され、他方では電気エネルギー貯蔵器７の第２の端子と接続されている。エネルギー貯蔵器７は、モジュール電圧ＵＭを伝達する。示されるＵｎｉＢＢモジュール１０は、第１の端子では正極（プラス極）を有し、第２の端子では負極（マイナス極）を有する。半導体Ｔ１〜Ｔ４を駆動するための制御線は、分かり易さのために示されていない。電流センサについても同様のことが言える。電気エネルギー貯蔵器７は、この場合モジュール電圧ＵＭを一緒に提供する１つ以上の電気化学的なセル又は他の電気エネルギー貯蔵ユニットから成る。ＵｎｉＢＢモジュール１０は、半導体スイッチＴ１〜Ｔ４がどのように操作されるかに従って、複数の様々な駆動状態となりうる。特に、バイパス、バック（Ｂｕｃｋ）モード又はブースト（Ｂｏｏｓｔ）モードにおける電圧源、バックモード又はブーストモードにおける電流源、充電回路、及び、逆流防止素子（Ｓｐｅｒｒｕｎｇ）が実現されうる。詳細については従来技術を参照されたい。 FIG. 1 shows a circuit diagram of an embodiment of the UniBB module 10. The UniBB module 10 is configured to be interconnected with another UniBB module 10 through the first terminal 11 and the second terminal 12 to form one line. Between the first terminal 11 and the second terminal 12, a MOSFET (metal-oxide semiconductor-effect transistor, metal oxide semiconductor field effect transistor) or IGBT (insulated gate bipolar transistor), an insulated gate bipolar transistor is preferably used. ), Four semiconductor switches T1, T2, T3, T4 are arranged with corresponding freewheel diodes D1, D2, D3, D4. The semiconductor switches T1 to T4 are integrated as electric two-terminal circuits ZP1 to ZP4 together with the freewheel diodes D1, D2, D3, and D4. At that time, the first terminal of the first two-terminal circuit ZP1 is connected to the positive terminal of the energy storage 7. The second terminal of the first two-terminal circuit ZP1 is connected on the one hand to the first terminal of the fourth two-terminal circuit ZP4, and on the other hand through the inductor L, the first terminal of the second two-terminal circuit ZP2. And is connected to the second terminal of the third two-terminal circuit ZP3. The first terminal of the third two-terminal circuit Z3 is connected to the first terminal 11 of the UniBB module 10. The first terminal 11 is also connected to the first terminal of the capacitor C, and the second terminal of the capacitor C is connected to the second terminal of the second two-terminal circuit ZP2. The second terminal of the second two-terminal circuit ZP2 or the fourth two-terminal circuit ZP is connected to the second terminal 12 of the UniBB module 10 on the one hand and the second terminal of the electrical energy storage 7 on the other hand. It is connected. The energy store 7 transmits the module voltage U M. The UniBB module 10 shown has a positive electrode (positive electrode) at the first terminal and a negative electrode (negative electrode) at the second terminal. Control lines for driving the semiconductors T1 to T4 are not shown for the sake of clarity. The same is true for current sensors. The electrical energy store 7 consists of one or more electrochemical cells or other electrical energy storage units which in this case together provide a module voltage U M. The UniBB module 10 can be in a plurality of various driving states depending on how the semiconductor switches T1 to T4 are operated. In particular, a voltage source in a bypass, a buck mode or a boost mode, a current source in a buck mode or a boost mode, a charging circuit, and a backflow prevention element (Sperrun) can be realized. For details, refer to the prior art.

図２は、図１で示されたＵｎｉＢＢモジュール１０に対する代替的なＵｎｉＢＢモジュール１０を示している。図１で示された構成に対して、キャパシタＣ及びトランジスタＴ４が無くなっている（しかしながら、トランジスタＴ４のダイオードＤ４は存在する）。さらに、分かり易いように、蓄電池セル１が１つだけ含まれている。   FIG. 2 shows an alternative UniBB module 10 to the UniBB module 10 shown in FIG. In contrast to the configuration shown in FIG. 1, the capacitor C and the transistor T4 are eliminated (however, the diode D4 of the transistor T4 is present). Furthermore, only one storage battery cell 1 is included for easy understanding.

図３は、構成１００の回路図を示しており、ここでは、並列に接続された蓄電池モジュール（個別には、Ｍ１、Ｍ２、Ｍｎで示されている）が、充電装置Ｌと消費機器Ｖとの間に配置されている。充電装置Ｌは、充電接触器ＳＬを介して、並列に接続されたモジュール１０に接続可能であり、消費機器Ｖは、消費機器接触器ＳＶを介して、並列に接続されたモジュール１０に接続可能である。矢印Ｐを介して、更なるモジュール１０がさらに追加されうることが示唆されている。モジュール１０は、その負の端子が、アースと接続され、その正の端子が、共有の母線へと接続されている。以下で示す図との関連で、様々な切り替え状態について詳細に述べることにする。 FIG. 3 shows a circuit diagram of the configuration 100, in which storage battery modules connected in parallel (indicated individually as M1, M2, Mn) are connected to the charging device L and the consumer device V. It is arranged between. The charging device L can be connected to the module 10 connected in parallel via the charging contactor SL, and the consumer device V can be connected to the module 10 connected in parallel via the consumer device contactor SV. It is. It is suggested that further modules 10 can be added via the arrow P. Module 10 has its negative terminal connected to ground and its positive terminal connected to a shared bus. Various switching states will be described in detail in connection with the figures shown below.

図４は、充電装置接触器ＳＬが開放されているため充電装置Ｌが機能形態に対して影響を及ぼさず、従って示されていない状態の、図３に示した回路１００を示している。消費機器Ｖも、消費機器接触器ＳＶが開放されているため、モジュール１０とは接続されていない。示される構成は、例えば、電気で駆動する車両が充電ステーションに接続しておらず停止状態にある場合を表している。モジュールＭｎは完全な充電状態ＳＯＣＩを有するが、モジュールＭ１は、充電状態Ｉよりも低い第２の充電状態ＳＯＣＩＩを有する。電流ＩＢを介して、モジュールＭ１、Ｍｎ間の平衡化が行われる。このために、モジュールＭ１は電圧源として駆動され、モジュールＭｎは電流源として駆動され、又は反対に、モジュールＭ１は電流源として駆動され、モジュールＭｎは電圧源として駆動される。双方の状況において、「制御されている」、「制御されていない」、「ブースト（Ｂｏｏｓｔ）」、「バック（Ｂｕｃｋ）」という一群から成る駆動状態の複数の組み合わせが可能である。例えば、モジュールＭ１が電圧源として駆動され、モジュールＭｎが電流源として駆動される際には、制御されていなくてもよい。なぜならば、モジュールＭｎは、その電圧がモジュールＭ１の端子電圧よりも高い必要があるため、ブースト（Ｂｏｏｓｔ）電流源モードで動作しなければならないからである。代替的に、モジュールＭ１がバック（Ｂｕｃｋ）充電モードで動作する（印加される電圧が、モジュールＭｎの端子電圧よりも低い）ということが可能である。その際には、モジュールＭｎは電流源モードで駆動される。実際には、発生する損失が最も小さい方法が利用される。変圧器の当業者には、対応する考察はありふれたものであり、より詳しい考察については関連する専門書を参照されたい。モジュールＭ２は、平衡化処理に関与しない線Ｓ０を形成する。モジュールＭ２は、Ｓ０を通る電流の流れが生じえないブロックモードに置かれる。換言すれば、アースと線Ｓ０内の母線２との間の電気接続が遮断される。２つより多いモジュール、例えば３つ以上のモジュールが平衡化の際に相互作用する場合には、ＳＯＣが最も高いモジュール（例えばモジュールＭｎ）が電圧源として動作し、充電すべきモジュール（モジュールＭ１、Ｍ２）が電流源モードで動作すると仮定される。或るモジュール内での内部の平衡化は、通常では、抵抗法（ｒｅｓｉｓｔｉｖｅ Ｍｅｔｈｏｄｅ）によって行われる。即ち、高いＳＯＣを有するセル１の充電状態が、抵抗型負荷によって、より低いＳＯＣを有するセル１の状態に置かれる。この過程は、車両が停止状態になり次第、又は消費機器Ｖが消費機器接触器ＳＶを介してモジュール１０から分離され次第、周期的に行われる。従って、モジュール１０のＳＯＣも、当該モジュール１が上記の平衡化処理に加わっていない場合にも経時的に変化する。このような理由から、上記の形態で全てのモジュール１０を考慮した相互作用的な平衡化が必要である。 FIG. 4 shows the circuit 100 shown in FIG. 3 in a state in which the charging device L does not affect the functional configuration because the charging device contactor SL is open and is therefore not shown. The consumer device V is not connected to the module 10 because the consumer device contactor SV is open. The configuration shown represents, for example, a case where an electrically driven vehicle is not connected to a charging station and is in a stopped state. Module Mn has a full state of charge SOCI, but module M1 has a second state of charge SOCII that is lower than state of charge I. Via the current I B, balancing between the modules M1, Mn is performed. For this purpose, the module M1 is driven as a voltage source and the module Mn is driven as a current source, or conversely, the module M1 is driven as a current source and the module Mn is driven as a voltage source. In both situations, multiple combinations of drive states consisting of a group of “controlled”, “uncontrolled”, “Boost”, “Buck” are possible. For example, when the module M1 is driven as a voltage source and the module Mn is driven as a current source, it may not be controlled. This is because the module Mn must operate in the boost current source mode because its voltage needs to be higher than the terminal voltage of the module M1. Alternatively, it is possible that the module M1 operates in the buck charge mode (the applied voltage is lower than the terminal voltage of the module Mn). At that time, the module Mn is driven in the current source mode. In practice, the method that generates the least loss is used. Corresponding considerations are common to those skilled in the art of transformers, see the relevant technical books for further discussion. Module M2 forms a line S0 that is not involved in the balancing process. Module M2 is placed in a block mode where no current flow through S0 can occur. In other words, the electrical connection between the ground and the bus 2 in the line S0 is interrupted. If more than two modules, e.g. more than two modules, interact during equilibration, the module with the highest SOC (e.g. module Mn) acts as a voltage source and should be charged (module Ml, It is assumed that M2) operates in current source mode. Internal balancing within a module is usually done by a resistive method. That is, the charged state of the cell 1 having a high SOC is placed in the state of the cell 1 having a lower SOC by a resistance type load. This process is performed periodically as soon as the vehicle is stopped or as soon as the consumer device V is separated from the module 10 via the consumer device contactor SV. Accordingly, the SOC of the module 10 also changes over time even when the module 1 is not participating in the above-described balancing process. For this reason, interactive balancing considering all modules 10 in the above form is necessary.

図５は、充電中に平衡化が行われる駆動状態での、図３に示された回路１００を示している。示される例では、ここでも、モジュールＭ１は、（より高いＳＯＣＩを有する）モジュールＭｎよりも低い充電状態ＳＯＣＩＩを有する。充電装置Ｌは電圧源として作用する。なぜならば、モジュールＭ１への充電電流Ｉ１が、モジュールＭｎへの充電電流Ｉｎよりも少し高いように、モジュール１０の充電電流調整が制御されるからである。充電電流Ｉ１、Ｉｎの適切な設定によって、双方のモジュール１０は同じ時間で完全に充電される。この原則は、全てのモジュール１０に当てはまる。ＳＯＣがより低いモジュール１０は、より高いモジュール１０よりも強く充電される。蓄電池セル１（例えば蓄電池）が最高電圧に達しているモジュールは、ブロックモードに置かれる。場合によっては、内部での（抵抗的な）平衡化が開始され、この内部での（抵抗的な）平衡化が終了した後で、モジュール１０全体が、そのＳＯＣを最大化するために、充電モードに再び移行することが可能である。簡単に言えば、消費機器接触器ＳＶが開放されており、従って、回路１００は純粋な充電状態にある。   FIG. 5 shows the circuit 100 shown in FIG. 3 in a driving state in which balancing is performed during charging. In the example shown, module M1 again has a lower state of charge SOCII than module Mn (which has a higher SOCI). The charging device L acts as a voltage source. This is because the charging current adjustment of the module 10 is controlled so that the charging current I1 to the module M1 is slightly higher than the charging current In to the module Mn. By appropriate setting of the charging currents I1 and In, both modules 10 are fully charged in the same time. This principle applies to all modules 10. A module 10 with a lower SOC is charged more strongly than a module 10 with a higher SOC. The module in which the storage battery cell 1 (for example, storage battery) reaches the maximum voltage is placed in the block mode. In some cases, internal (resistive) balancing is initiated, and after this internal (resistive) balancing is completed, the entire module 10 is charged to maximize its SOC. It is possible to enter the mode again. In short, the consumer contactor SV is open and therefore the circuit 100 is in a purely charged state.

図６は、放電中の平衡化処理における、図３に示された回路１００を示している。換言すれば、充電装置Ｌは、充電装置接触器ＳＬの開放によってモジュール１０から分離されており、消費機器Ｖは、閉鎖された消費機器接触器ＳＶによって、母線２を介してモジュール１０と接続されている。充電状態Ｉ、ＩＩは、比較すると、図４及び図５との関連で検討された状態に対応する。全てのモジュール１０が同じＳＯＣである際には、全てのモジュール１０での放電電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉｎが同じであることが望ましい。しかしながら、ＳＯＣが異なっている（充電状態Ｉ、ＩＩが異なっている）場合には、ＳＯＣがより高いモジュール１０がより強く放電され、ＳＯＣがより低いモジュール１０はより弱く放電されることが望ましい。このために図６では、Ｉ１はＩｎより小さくなければならない。モジュール１０はいずれにせよ電流源モードにあるため、このような制御が簡単に実行される。電流強度のための制御変数は、モジュール１０の各ＳＯＣである。充電装置Ｌは、充電装置接触器ＳＬが開放されているため平衡化には関与しておらず、従って、純粋な放電過程が示されている。   FIG. 6 shows the circuit 100 shown in FIG. 3 in a balancing process during discharge. In other words, the charging device L is separated from the module 10 by opening the charging device contactor SL, and the consumer device V is connected to the module 10 via the bus 2 by the closed consumer device contactor SV. ing. Charge states I and II correspond to the states discussed in connection with FIGS. 4 and 5 in comparison. When all modules 10 have the same SOC, it is desirable that the discharge currents I1, I2, and In in all the modules 10 are the same. However, when the SOCs are different (the charge states I and II are different), it is desirable that the module 10 with the higher SOC is discharged more strongly and the module 10 with the lower SOC is discharged weaker. For this reason, in FIG. 6, I1 must be smaller than In. Since the module 10 is in the current source mode anyway, such control is easily performed. The control variable for the current intensity is each SOC of the module 10. The charging device L is not involved in equilibration because the charging device contactor SL is open, so a pure discharge process is shown.

図７は、モジュール１０が、直列に接続された他のモジュール１０（個別には、Ｍ１−１〜Ｍ３−３で示される）と置換された場合の、図３に示された回路１００を示している。モジュールＭ１−Ｘは、第１の線Ｓ０１を形成する。モジュールＭ２−ｘは、第２の線Ｓ０２を形成する。
モジュールＭ３−ｘは、第３の線Ｓ０２を形成する。当然のことながら、現実的には、更なる別の並列の線が設けられうる。 FIG. 7 shows the circuit 100 shown in FIG. 3 when the module 10 is replaced with another module 10 connected in series (indicated individually as M1-1 to M3-3). ing. Module M1-X forms a first line S01. Module M2-x forms a second line S02.
Module M3-x forms a third line S02. Of course, in practice, further other parallel lines may be provided.

図８は、停止状態での（充電が行われていない）平衡化の間の、図７に示されたエネルギー貯蔵器１００を示している。これは、示される電気化学的なエネルギー貯蔵器１００によって駆動される機械又は適用物（例えば、消費機器Ｖとしての車両又は乗用車（ＰＫＷ））が、充電装置Ｌが関与することなく、例えば充電接触器ＳＬ及び消費機器接触器ＳＶが開放されることで、停止している状態である。最も単純な実施形態では、異なる線Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に存在する２つのモジュール１０のみが相互作用する。図８では例えば、モジュールＭ１‐２が、（より高いＳＯＣＩを有する）モジュールＭ２‐ｎよりも低いＳＯＣＩＩを有すると仮定される。最初に、線接触器ＳＳ１及びＳＳ２が閉鎖され、該当しないモジュールＭ３−１〜Ｍ３‐ｎは、例えば、線接触器ＳＳ３の閉鎖によりバイパスモードに置かれる。ＳＯＣＩ、ＳＯＣＩＩを平衡化するために、平衡化電流ＩＢが、モジュールＭ２‐ｎからモジュールＭ１‐２の方向に流れる必要がある。従って、モジュールＭ１−２が電圧源として接続され、モジュールＭ２‐ｎが電流源として接続され、又は反対に、モジュールＭ１−２が電流源として接続され、モジュールＭ２‐ｎが電圧源として接続されうる。双方の場合に、「制御されている」、「制御されていない」、「バック（Ｂｕｃｋ）」、「ブースト（Ｂｏｏｓｔ）」の一群から成る駆動状態の複数の組み合わせが可能である。例えば、モジュールＭ１‐２が電圧源として駆動される際には、モジュールＭ１−２は制御されていなくてもよい。その場合には、モジュールＭ２−ｎが、自身の電圧がモジュールＭ１‐２の端子電圧よりも高い必要があるため、ブースト（Ｂｏｏｓｔ）電流源モードで動作する必要がある。代替的に、モジュールＭ１−２がバック（Ｂｕｃｋ）充電モードで動作し（その際、印加される電圧は、モジュールＭ１−２の蓄電池セル１の端子電圧よりも低い）、モジュールＭ２−ｎが電流源モードで動作するということも可能である。実際には、生じる損失が最も小さい方法が利用される。該当しないモジュール１０は、各線を通る電流の流れを支障なく許容するバイパスモードに置かれる。２つより多いモジュール、例えば３つ（以上）のモジュール１０が相互作用する場合には、ＳＯＣが最も高いモジュールが電流源として動作し、充電されるモジュールが電圧源モードで動作することが仮定される。よりＳＯＣが高いモジュール１０は、ＳＯＣがより低い２つのモジュール１０とは異なる線に存在する必要があり、このＳＯＣがより低い２つのモジュール１０は、同じ線Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に直列で存在している必要がある。その充電状態に関して平衡化されるモジュール１０が同じ線Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３に存在し、例えば、より低いＳＯＣＩＩを有するモジュールＭ１−２と、より高いＳＯＣＩを有するモジュールＭ１−ｎと、が同じ線に存在する場合には、該当するモジュールの間での直接的な平衡化は可能ではない。最初に、隣の線Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３のモジュール１０、例えばモジュールＭ３−１が、より弱いモジュールＭ１−２のための充電源として利用される必要がある。続いて、モジュールＭ３−１は、より強いモジュールＭ１−ｎによって再び充電されうる。この中間工程を介して、同じ線Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の２つの任意のモジュール１０を、その充電状態ＳＯＣに関して平衡化することが可能である。モジュール１０の内部の平衡化は、通常では抵抗法によって行われる。即ち、高いＳＯＣを有するセル１の充電状態が、抵抗型負荷によって、より低いＳＯＣを有するセル１の状態に置かれる。この過程は、車両が停止状態になり次第、又は消費機器Ｖ及び充電装置Ｌがモジュール１０に接続されなくなり次第、周期的に行われる。従って、モジュール１０のＳＯＣも、当該モジュール１０が上記の平衡化処理に加わっていない場合にも経時的に変化する。このような理由から、上記の形態で全てのモジュール１０を考慮した相互作用的な平衡化が必要である。 FIG. 8 shows the energy store 100 shown in FIG. 7 during equilibration at rest (no charging). This is because the machine or application (eg vehicle or passenger car (PKW) as consumer device V) driven by the electrochemical energy store 100 shown, for example charging contact without the charging device L involved. The device SL and the consumer device contactor SV are opened to stop. In the simplest embodiment, only two modules 10 present on different lines S1, S2, S3 interact. In FIG. 8, for example, it is assumed that module M1-2 has a lower SOCII than module M2-n (which has a higher SOCI). Initially, the line contactors SS1 and SS2 are closed and the non-applicable modules M3-1 to M3-n are placed in a bypass mode, for example by closing the line contactor SS3. SOCI, to equilibrate the SOCII, balancing current I B needs to flow from the module M2-n in the direction of the module M1-2. Thus, module M1-2 can be connected as a voltage source and module M2-n can be connected as a current source, or conversely, module M1-2 can be connected as a current source and module M2-n can be connected as a voltage source. . In both cases, multiple combinations of driving states consisting of a group of “controlled”, “not controlled”, “Buck”, “Boost” are possible. For example, when the module M1-2 is driven as a voltage source, the module M1-2 may not be controlled. In that case, the module M2-n needs to operate in the boost current source mode because its voltage needs to be higher than the terminal voltage of the module M1-2. Alternatively, the module M1-2 operates in the back charge mode (the voltage applied is lower than the terminal voltage of the storage battery cell 1 of the module M1-2), and the module M2-n is a current. It is also possible to operate in source mode. In practice, the method that produces the least loss is used. Modules 10 that do not apply are placed in a bypass mode that allows current flow through each line without hindrance. When more than two modules, for example, three (or more) modules 10 interact, it is assumed that the module with the highest SOC operates as a current source and the module to be charged operates in voltage source mode. The The module 10 with higher SOC needs to be on a different line than the two modules 10 with lower SOC, and the two modules 10 with lower SOC exist in series on the same lines S1, S2, S3. Need to be. Modules 10 that are balanced with respect to their state of charge are on the same line S1, S2, S3, for example, module M1-2 with a lower SOCII and module M1-n with a higher SOCI are on the same line. If present, direct balancing between the modules in question is not possible. First, the module 10 of the adjacent lines S1, S2, S3, for example module M3-1, needs to be used as a charging source for the weaker module M1-2. Subsequently, the module M3-1 can be charged again by the stronger module M1-n. Through this intermediate step, it is possible to equilibrate two arbitrary modules 10 of the same line S1, S2, S3 with respect to their state of charge SOC. The internal balancing of the module 10 is usually performed by a resistance method. That is, the charged state of the cell 1 having a high SOC is placed in the state of the cell 1 having a lower SOC by a resistance type load. This process is periodically performed as soon as the vehicle is stopped or as soon as the consumer device V and the charging device L are not connected to the module 10. Accordingly, the SOC of the module 10 also changes over time even when the module 10 is not participating in the above-described balancing process. For this reason, interactive balancing considering all modules 10 in the above form is necessary.

図９は、充電過程の最中の平衡化の間の、図７との関連で紹介された回路１００を示している。例えば、モジュールＭ１−２は、（より高いＳＯＣＩを有する）モジュールＭ２−ｎよりも低い充電状態ＳＯＣＩＩを有する。充電装置Ｌは電圧源として作用し、線Ｓ１、Ｓ２への充電電流調整は、第１の線Ｓ１の充電電流Ｉ１が第２の線Ｓ２の充電電流Ｉ２よりも少し高いように、制御される。２つのモジュールＭ１−２、Ｍ２−ｎは、このようにして、同じ時間で完全に充電される。より低いＳＯＣＩＩを有する線Ｓ１は、より高いＳＯＣＩを有する線Ｓ２よりも強く充電される。蓄電池セル１（例えば蓄電池）が最高電圧に達しているモジュールは、バイパスモードに置かれる。この場合には、電流Ｉ３が支障なくモジュールＭ３−１〜Ｍ３−ｎに沿って案内される。線の最後のモジュール１０が完全に充電された場合には、全てのモジュール１０がブロックモードに置かれ、又は、対応する線接触器ＳＳ１、ＳＳ２、ＳＳ３が開放される。   FIG. 9 shows the circuit 100 introduced in connection with FIG. 7 during equilibration during the charging process. For example, module M1-2 has a lower state of charge SOCII than module M2-n (which has a higher SOCI). The charging device L acts as a voltage source, and the charging current adjustment to the lines S1, S2 is controlled such that the charging current I1 of the first line S1 is slightly higher than the charging current I2 of the second line S2. . The two modules M1-2, M2-n are thus fully charged in the same time. Line S1 with lower SOCII is charged more strongly than line S2 with higher SOCI. The module in which the storage battery cell 1 (for example, storage battery) reaches the maximum voltage is placed in the bypass mode. In this case, the current I3 is guided along the modules M3-1 to M3-n without any trouble. If the last module 10 of the line is fully charged, all modules 10 are put into block mode or the corresponding line contactors SS1, SS2, SS3 are opened.

図１０は、放電の最中の平衡化の間の、図７との関連で紹介された回路１００を示している。全ての線Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３のＳＯＣが同じである場合には、全ての線Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の放電電流Ｉ１、Ｉ２、Ｉ３が同じであることが望ましい。しかしながら、ＳＯＣＩとＳＯＣＩＩとが異なっている場合には、図１０で示されるように、より高い平均的なＳＯＣＩを有する線Ｓ２がより強く放電され、より低い平均的なＳＯＣＩＩを有する線Ｓ１がより弱く放電されることが望ましい。その場合、図１０ではＩ１＜Ｉ２となるであろう。線Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３は放電の最中で電流源モードにあるため、このような制御が簡単に実行される。その際に、制御変数は、線Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の平均的なＳＯＣである。消費機器Ｖの電力要求が許容する場合には、弱いモジュールＭ１−２が一時的に丸ごとバイパスモードに置かれる。その場合に、弱いモジュールＭ１−２の役割は、同じ線Ｓ１のブーストモードにある、より高いＳＯＣを有するモジュールが引き継ぐことが可能である。このような仕組みによって、線Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３の中でのモジュール平衡化が行われる。   FIG. 10 shows the circuit 100 introduced in connection with FIG. 7 during balancing during discharge. When the SOCs of all the lines S1, S2, S3 are the same, it is desirable that the discharge currents I1, I2, I3 of all the lines S1, S2, S3 are the same. However, if SOCI and SOCII are different, as shown in FIG. 10, line S2 having a higher average SOCI is more strongly discharged and line S1 having a lower average SOCII is more It is desirable to discharge weakly. In that case, in FIG. 10, I1 <I2. Since the lines S1, S2, and S3 are in the current source mode during discharge, such control is easily executed. In that case, the control variable is the average SOC of the lines S1, S2, S3. If the power requirement of the consumer device V allows, the weak module M1-2 is temporarily placed in the bypass mode. In that case, the role of the weak module M1-2 can be taken over by the module with the higher SOC in the boost mode of the same line S1. With this mechanism, module balancing is performed in the lines S1, S2, and S3.

図１１は、本発明に係る方法の一実施例の工程を示すフロー図を示している。工程Ｓ１００では、第１の蓄電池モジュール１０の第１の充電状態が検出される。工程Ｓ２００では、第２の蓄電池モジュール１０の第２の充電状態が検出される。第２の蓄電池モジュール１０は、ＵｎｉＢＢモジュールである。この第２の蓄電池モジュール１０は、工程Ｓ３００において、第１の充電状態ＳＯＣＩと第２の充電状態ＳＯＣＩＩを互いに調整するために、電流源として駆動される。換言すれば、ＵｎｉＢＢモジュールが電流源として駆動されることによって、第１の蓄電池モジュール１０と第２の蓄電池モジュール１０との間の平衡化が実行される。   FIG. 11 shows a flow diagram illustrating the steps of one embodiment of the method according to the present invention. In step S100, the first charge state of the first storage battery module 10 is detected. In step S200, the second charge state of the second storage battery module 10 is detected. The second storage battery module 10 is a UniBB module. In step S300, the second storage battery module 10 is driven as a current source in order to adjust the first charged state SOCI and the second charged state SOCII to each other. In other words, balancing between the first storage battery module 10 and the second storage battery module 10 is performed by driving the UniBB module as a current source.

本発明に係る観点及び有利な実施形態を、添付の図面と関連して解説される実施例を用いて詳細に記載してきたが、当業者にとっては、その保護範囲が添付の請求項により定義される本発明の範囲を逸脱することなく、提示された実施例の特徴の変更及び組み合わせが可能である。   The aspects and advantageous embodiments of the present invention have been described in detail with reference to the examples described in conjunction with the accompanying drawings, and to those skilled in the art, the scope of protection is defined by the appended claims. Modifications and combinations of the features of the examples presented can be made without departing from the scope of the invention.

Claims (11)

少なくとも１つの電圧源及び電流源として利用可能なモジュールを用いて、電気化学的な蓄電池モジュール（１０）の複数の互いに並列に接続された線を平衡化する方法であって、以下の工程、即ち、
‐第１の蓄電池モジュール（Ｍ１）の第１の充電状態（Ｉ）を検出する工程（Ｓ１００）と、
‐第２の蓄電池モジュール（Ｍ２）の第２の充電状態（ＩＩ）を検出する工程（Ｓ２００）であって、前記第２の蓄電池モジュール（Ｍ２）は電圧源及び電流源として利用可能な前記モジュールである、前記検出する工程（Ｓ２００）と、
‐前記第１の充電状態（Ｉ）と前記第２の充電状態（ＩＩ）とを互いに調整するために、前記第２の蓄電池モジュール（Ｍ２）を電流源として駆動する工程（Ｓ３００）と、
を含み、
‐線（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）ごとに１つより多い蓄電池モジュール（Ｍ１、Ｍ２、Ｍｎ）が含まれ、最高の充電状態を有する蓄電池モジュール（Ｍ１、Ｍ２、Ｍｎ）が電流源モードで駆動され、ブロックモード又はバイパスモードに置かれていない残りの前記電気化学的なモジュールは、電圧源モードで駆動される、方法。 A method of balancing a plurality of mutually connected wires of an electrochemical storage battery module (10) using at least one voltage source and a module available as a current source, comprising the following steps: ,
-Detecting the first state of charge (I) of the first storage battery module (M1) (S100);
-The step of detecting the second state of charge (II) of the second storage battery module (M2) (S200), wherein the second storage battery module (M2) can be used as a voltage source and a current source. The detecting step (S200),
-Driving the second storage battery module (M2) as a current source to mutually adjust the first charging state (I) and the second charging state (II) (S300);
Including
- a line (S1, S2, S3) 1 more than the storage battery module (M1, M2, Mn) are included, the storage battery module having the highest charge state (M1, M2, Mn) are driven by a current source mode for each The remaining electrochemical modules that are not in block mode or bypass mode are driven in voltage source mode. 前記第１の蓄電池モジュール（Ｍ１）も電圧源及び電流源として利用可能な前記モジュール（Ｍ）であり、前記平衡化の間電圧源として駆動される、請求項１に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the first storage battery module (M1) is also a module (M) available as a voltage source and a current source and is driven as a voltage source during the balancing. 全ての蓄電池モジュール（Ｍ１、Ｍ２、Ｍｎ）が電圧源及び電流源として利用可能な前記モジュール（Ｍ）であり、前記第２の蓄電池モジュール（Ｍ２）を除く全ての蓄電池モジュールが前記平衡化の間電圧源として駆動される、請求項２に記載の方法。   All the storage battery modules (M1, M2, Mn) are the modules (M) that can be used as a voltage source and a current source, and all the storage battery modules except the second storage battery module (M2) are used during the balancing. The method of claim 2, wherein the method is driven as a voltage source. 前記第１の蓄電池モジュール（Ｍ１）は、「充電状態が制御されている」、「充電状態が制御されていない」、「バック（ｂｕｃｋ）」、「ブースト（ｂｏｏｓｔ）」という一群から選択された第１の駆動モードで駆動され、  The first storage battery module (M1) is selected from a group of “charge state is controlled”, “charge state is not controlled”, “back”, and “boost”. Driven in the first drive mode,
前記第２の蓄電池モジュール（Ｍ２）は、「充電状態が制御されている」、「充電状態が制御されていない」、「バック（ｂｕｃｋ）」、「ブースト（ｂｏｏｓｔ）」という一群から選択された第２の駆動モードで駆動される、請求項１〜３のいずれか１項に記載の方法。  The second storage battery module (M2) is selected from a group of “charge state is controlled”, “charge state is not controlled”, “back”, and “boost”. The method according to claim 1, wherein the method is driven in a second drive mode. 前記第１の蓄電池モジュール（Ｍ１）は、充電状態が制御されることなく駆動され、前記第２の蓄電池モジュール（Ｍ２）は、ブースト（Ｂｏｏｓｔ）‐電流源‐駆動モードで駆動され、又は、前記第１の蓄電池モジュール（Ｍ１）は、バック（Ｂｕｃｋ）‐充電モードで駆動され、前記第２の蓄電池モジュール（Ｍ２）は、電流源モードで駆動される、請求項１〜４のいずれか１項に記載の方法。  The first storage battery module (M1) is driven without being controlled in a state of charge, and the second storage battery module (M2) is driven in a boost-current source-drive mode, or The first storage battery module (M1) is driven in a back-charge mode, and the second storage battery module (M2) is driven in a current source mode. The method described in 1. 前記複数の蓄電池モジュール（Ｍ１、Ｍ２、Ｍｎ）は、更なる別の電気化学的な蓄電池モジュールを含み、前記更なる別の電気化学的な蓄電池モジュールは、平衡化に関与しない線（Ｓ０）に属する場合はブロックモードに置かれ、及び／又は、平衡化に関与する線（Ｓ１、Ｓ３）に属する場合はバイパスモードに置かれる、請求項１〜５のいずれか１項に記載の方法。  The plurality of storage battery modules (M1, M2, Mn) include further another electrochemical storage battery module, and the further further electrochemical storage battery module is connected to a line (S0) not involved in balancing. 6. The method according to any one of claims 1 to 5, wherein if it belongs, it is placed in a block mode and / or if it belongs to a line (S1, S3) involved in balancing, it is placed in a bypass mode. 前記複数の電気化学的な蓄電池モジュール（１０）に印加される充電電流は、前記蓄電池モジュール（１０）の各充電状態に従って制御されるため、前記蓄電池モジュールの所定の充電状態が、ほぼ同じ時点に実現される、請求項１〜６のいずれか１項に記載の方法。  Since the charging current applied to the plurality of electrochemical storage battery modules (10) is controlled according to each charging state of the storage battery module (10), the predetermined charging state of the storage battery module is almost the same time. The method according to claim 1, which is realized. 前記複数の電気化学的な蓄電池モジュール（１０）に印加される充電電流は、前記蓄電池モジュール（１０）の各充電状態に従って制御されるため、前記蓄電池モジュールの完全な充電状態が、ほぼ同じ時点に実現される、請求項７に記載の方法。  Since the charging current applied to the plurality of electrochemical storage battery modules (10) is controlled according to the respective charging states of the storage battery module (10), the complete charging state of the storage battery modules is almost the same time. 8. The method of claim 7, which is implemented. 所定の最大電圧に達した電気化学的な蓄電池モジュール（１０）は、ブロックモードに置かれる、請求項１〜８のいずれか１項に記載の方法。  The method according to any one of the preceding claims, wherein the electrochemical storage battery module (10) that has reached a predetermined maximum voltage is placed in a block mode. 前記線（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）は、ほぼ同じ充電状態となるために、前記線（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）の各平均的な充電状態に従って、前記複数の電気化学的な蓄電池モジュール（１０）から供給される総電流に寄与する、請求項１〜９のいずれか１項に記載の方法。  Since the lines (S1, S2, S3) have substantially the same state of charge, the plurality of electrochemical storage battery modules (10) according to the average state of charge of the lines (S1, S2, S3). 10. A method according to any one of the preceding claims, which contributes to the total current supplied from. ‐電気化学的な蓄電池モジュール（Ｍ１、Ｍ２、Ｍｎ）の複数の互いに並列に接続された線（Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３）と、-A plurality of lines (S1, S2, S3) connected in parallel to each other of the electrochemical storage battery modules (M1, M2, Mn);
‐請求項１〜１０のいずれか１項に記載の方法を実行するよう構成された処理ユニットと、A processing unit configured to carry out the method according to any one of claims 1 to 10;
を備える、電気化学的なエネルギー貯蔵器（１００）。An electrochemical energy store (100) comprising:
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